CN108650258B - 窄带物联网无线链路协议子层am实体数据传输自适应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，包括如下步骤：步骤1，AM接收实体获取当前发送的状态报告NACK数量n；步骤2，AM接收实体根据NACK数量n、重排序定时器t_reordering和***允许最大传输时延计算并更新状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的值；步骤3，AM传输实体根据滑动窗长度、信道传输速率s和轮询重传定时器t_PollRetransmit计算触发轮询的阀值，并与当前的发送缓存器中PDU的个数作比较，若大于则触发轮询。此种方法可解决数据传输过程中的吞吐量低、大时延和滑动窗阻塞等问题。

Description

窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法。
背景技术
随着通信技术的快速发展，移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性。窄带物联网是在***移动通信的基础上演进而来，是连接物体与物体之间的纽带。NB-IoT是物联网领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接，同时，其具有成本低、容量大、覆盖广等特点，其充分弥补当前物联网协议具有的覆盖范围窄、容量小、高带宽等得点。同时，在支持大数据方面，相比于蓝牙、Wi-Fi等技术，NB-IoT连接所收集的数据可以直接上传云端。
综上所述，窄带物联网以其低功耗、成本低、容量大、覆盖广等特点迎合当前物联网发展的需求，同时，在现在和未来会有更多的企业及研发人员进入到这一领域。
但是，依据3gpp标准提出的窄带物联网协议在数据传输过程中起重要适配作用的无线链路层(Radio Link Control,RLC)对***性能影响大，存在数据传输时延大、吞吐量低的问题，易出现滑动窗阻塞导致数据传输中断现象。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其可解决数据传输过程中的吞吐量低、大时延和滑动窗阻塞等问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，包括如下步骤：
步骤1，AM接收实体获取当前发送的状态报告NACK数量n；
步骤2，AM接收实体根据NACK数量n、重排序定时器t_reordering和***允许最大传输时延计算并更新状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的值；
步骤3，AM传输实体根据滑动窗长度、信道传输速率s和轮询重传定时器t_PollRetransmit计算触发轮询的阀值，并与当前的发送缓存器中PDU的个数作比较，若大于则触发轮询。
上述步骤2包括如下具体步骤：
步骤21，根据NACK数量n、重排序定时器t_reordering和***允许最大传输时延t_Maxdelay，计算状态禁止定时器t_StatusProhibit的值；
步骤22，根据t_StatusProhibit的值更新AM接收实体参数t_StatusProhibit；
步骤23，将更新后的t_StatusProhibit参数用于数据传输，同时判断是否有新的状态报告生成，若有新的状态报告生成，则返回步骤21，若没有新的状态报告生成，则重复步骤23。
上述步骤21中，根据
Figure BDA0001655193440000021
计算状态禁止定时器t_StatusProhibit的值。
上述步骤3包括如下具体步骤：
步骤31，根据信道传输速率s结合当前发送的PDU的长度，计算PDU在物理信道传输所需时间t_TransPDU；
步骤32，根据t_TransPDU和RLC层与物理层之间传输时间，预估传输实体发送一个PDU所需时间t_PDU；
步骤33，根据计算的t_PDU和AM传输实体的发送滑动窗的大小计算轮询阀值Threshold；
步骤34，比较当前发送滑动窗缓存器内的PDU数量与轮询阀值Threshold的大小，从而确定是否触发轮询。
上述步骤32中，根据信道传输速率s、当前PDU长度PDU_Length和数据在RLC层与物理层之间传输时间ts，利用t_PDU＝PDU_Length*s+2ts预估传输实体发送一个PDU所需时间t_PDU。
上述步骤33中，根据t_PDU以及发送滑动窗的大小AM_WindowLength，利用
Figure BDA0001655193440000031
计算阀值Threshold。
上述步骤34中，若发送滑动窗的缓存器中的PDU的个数大于或等于轮询阀值Threshold，则进行轮询操作，并启动轮询重传定时器t_PollRetransmit等待AM接收实体传输状态报告，若发送滑动窗的缓存器中的PDU的个数小于轮询阀值Threshold，则重复步骤34。
采用上述方案后，本发明根据当前状态报告的NACK的数量、重排序定时器和最大传输时延动态调整AM实体数据传输中的相关参数，具体根据传输时延调节数据传输中轮询定时器值，同时根据接收滑动窗中PDU的接收状况动态调节状态禁止定时器t_StatusProhibit，解决滑动窗阻塞问题，使得数据传输过程中获得尽可能大吞吐量和降低时延进而提高***的性能，可以保证数据协议栈传输过程的可靠性和高效性，实现协议栈的可靠运行，实现简单，***资源损耗小。
附图说明
图1是本发明的整体流程图；
图2是本发明中接收实体t_StatusProhibit参数自适应调整流程图；
图3是本发明中传输实体的轮询流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
窄带物联网RLC协议子层维护一种滑动窗机制，对RLC AM传输实体维护发送滑动窗，对于RLC AM接收实体维护接收滑动窗。数据传输过程中，分组数据单元(Packet DataUnit,PDU)先进入RLC传输实体的发送滑动窗，发送滑动窗将滑动窗内的PDU发送到底层，RLC AM接收实体从底层接收PDU并放入接收滑动窗中，同时，接收滑动窗需生成PDU接收的状态报告并发送给RLC AM传输实体，以实现未接收的PDU进行重发的ARQ(AutomaticRepeat Request)功能，确保数据传输过程数据的准确性。滑动窗滑动的快慢决定了数据传输的快慢，状态报告发送的频率决定了数据传输的时延和吞吐率。同时，状态报告的发送频率受到RLC AM发送传输体的t_PollRetransmit参数、RLC AM接收实体的t_StatusProhibit参数及t_reordering参数和滑动窗大小的影响。状态报告发送过于频繁会导致频繁触发重传，进而导致吞吐量下降，状态报告发送过于迟滞会导致时延上升以及滑动窗阻塞现象的发生。因此，状态报告的传输频率尤为重要。
基于以上考虑，如图1所示，本发明提供一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，整体而言包括如下步骤：
步骤1，AM接收实体获取当前发送的状态报告NACK(Negative Acknowledgement)数量n，也即AM接收实体中从POLL PDU到滑动窗底部的未接收的PDU；
步骤2，AM接收实体根据NACK数量、重排序定时器t_Reordering和***允许最大传输时延计算并更新状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的值；
步骤3，AM传输实体根据滑动窗长度、信道传输速率s和轮询重传定时器t_PollRetransmit计算触发轮询的阀值，并与当前的发送缓存器中PDU的个数作比较，若大于则触发轮询。
所述步骤2中，结合图2所示，根据NACK数量n、重排序定时器t_Reordering和***允许最大传输时延t_Maxdelay，利用下式计算状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的值：
Figure BDA0001655193440000041
然后，再将以上计算结果更新到AM接收实体的t_StatusProhibit参数，以供下次接收数据时使用，直到新的状态报告生成。
配合图3所示，是步骤3的具体实现过程，也是本发明的重点，通过对AM传输实体添加一个阀值Threshold用来触发传输实体的轮询，并启动轮询重传定时器t_PollRetransmit，AM传输实体根据当前滑动窗缓存内的PDU数目进行轮询，通过添加一个阀值与当前发送缓存器中的PDU数目进行比较，用来触发传输实体的轮询，确保发送滑动窗处于非阻塞状态。
在步骤3中，首先根据信道传输速率s、当前PDU长度PDU_Length和数据在RLC层与物理层之间传输时间ts，预估传输实体发送一个PDU所需时间t_PDU，计算公式如下所示：
t_PDU＝PDU_Length*s+2ts
然后，根据t_PDU以及发送滑动窗的大小AM_WindowLength，利用下式计算阀值Threshold：
Figure BDA0001655193440000051
最后，对AM传输实体的发送滑动窗缓存器内的PDU进行计数count，并将count与阀值Threshold进行比较，当count大于或等于Threshold时，触发轮询，并启动定时器t_PollRetransmit。
本发明提供的一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体传输自适应方法，通过添加AM传输实体的轮询阀值和AM接收的t_StatusProhibit参数与当前的滑动窗长度、信道传输速率和***允许最大传输时延结合起来，并通过发送缓存器和接收缓存器的状态动态调整AM接收实体的参数值和触发传输实体的轮询，可以保证数据传输中的可靠性和高效性，灵活易实现通信***的可靠运行。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，AM接收实体获取当前发送的状态报告NACK数量n；
步骤2，AM接收实体根据NACK数量n、重排序定时器t_reordering和***允许最大传输时延计算并更新状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的值；
所述状态禁止定时器t_StatusProhibit参数的计算方法为：
Figure FDA0002774009700000011
其中，t_Maxdelay表示***允许最大传输时延；
步骤3，AM传输实体根据滑动窗长度、信道传输速率s和轮询重传定时器t_PollRetransmit计算触发轮询的阀值，并与当前的发送缓存器中PDU的个数作比较，若PDU的个数大于或等于触发轮询的阀值，则触发轮询；
所述触发轮询的阀值的计算方法为：
Figure FDA0002774009700000012
其中，Threshold表示触发轮询的阀值，AM_WindowLength表示AM传输实体的发送滑动窗的大小，t_PDU表示传输实体发送一个PDU所需时间。
2.如权利要求1所述的窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其特征在于：所述步骤2包括如下具体步骤：
步骤21，根据NACK数量n、重排序定时器t_reordering和***允许最大传输时延t_Maxdelay，计算状态禁止定时器t_StatusProhibit的值；
步骤22，根据t_StatusProhibit的值更新AM接收实体参数t_StatusProhibit；
步骤23，将更新后的t_StatusProhibit参数用于数据传输，同时判断是否有新的状态报告生成，若有新的状态报告生成，则返回步骤21，若没有新的状态报告生成，则重复步骤23。
3.如权利要求1所述的窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其特征在于：所述步骤3包括如下具体步骤：
步骤31，根据信道传输速率s结合当前发送的PDU的长度，计算PDU在物理信道传输所需时间t_TransPDU；
步骤32，根据t_TransPDU和RLC层与物理层之间传输时间，预估传输实体发送一个PDU所需时间t_PDU；
步骤33，根据AM传输实体的发送滑动窗的大小、轮询重传定时器t_PollRetransmit和计算的t_PDU计算轮询阀值Threshold；
步骤34，比较当前发送滑动窗缓存器内的PDU数量与轮询阀值Threshold的大小，从而确定是否触发轮询。
4.如权利要求3所述的窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其特征在于：所述步骤32中，根据信道传输速率s、当前PDU长度PDU_Length和数据在RLC层与物理层之间传输时间ts，利用t_PDU＝PDU_Length*s+2ts预估传输实体发送一个PDU所需时间t_PDU。
5.如权利要求3所述的窄带物联网无线链路协议子层AM实体数据传输自适应方法，其特征在于：所述步骤34中，若发送滑动窗的缓存器中的PDU的个数大于或等于轮询阀值Threshold，则进行轮询操作，并启动轮询重传定时器t_PollRetransmit等待AM接收实体传输状态报告，若发送滑动窗的缓存器中的PDU的个数小于轮询阀值Threshold，则重复步骤34。
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